汽車座椅激光焊接工藝研究介紹

吳純浩

摘要：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，人們對于汽車座椅的安全性和舒適性的要求也隨之提高。另外，座椅的調(diào)節(jié)又影響著乘客乘坐的舒適度，可根據(jù)不同乘客需求適當進行調(diào)整。以往汽車座椅采取的焊接工藝大都是點焊、弧焊技術(shù)，其中點焊技術(shù)存在顯著缺陷，比較容易變形、一般情況下，點焊預留空間都會比較大，而且焊接速度過于緩慢，由此可見，以往的傳統(tǒng)焊接方式根本無法契合現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的實際應用需求。反觀現(xiàn)在興起的激光焊接技術(shù)則完全不存在以上缺陷。所以這個激光焊接被廣泛應用于汽車工業(yè)領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：汽車座椅；激光焊接

1激光焊接的原理

激光焊接使用激光作為焊接的熱源。它使用光學振蕩器激發(fā)具有諸如電能和化學能等一次能量的某些固體，液體或氣體介質(zhì)，以產(chǎn)生幾乎相同相位和接近通用波長的光束。這些光線具有相同的相位并具有單一波長。因此，差角非常小，可以長距離傳播，因此可以集中使用。當激光束的功率密度足夠大時，激光束照射下的金屬表面迅速升溫，沸點可以在很短的時間內(nèi)達到并蒸發(fā)。當金屬蒸汽以一定的速率離開金屬浴的表面時，會產(chǎn)生額外的應力以抵消熔融金屬，導致其下沉，形成小坑。隨著加熱的進行，槽逐漸形成。當激光束移動時，熔融金屬通過小孔前面的小孔向后流動并在凝固后形成焊縫（見圖1）。焊縫的深度取決于激光功率密度。當使用的激光功率密度低時，穿透深度小，深度和寬度相對較小。當激光功率密度較高時，穿透深度較大，縱橫比也較大。此時，形成較深的焊縫比較容易。目前許多焊接工藝，包括座椅，都使用這種激光焊接技術(shù)。

如圖2所示。根據(jù)激光焊接原理，單個激光焊接是一種自熔焊接的焊接工藝。這種焊接工藝需要焊接件的高安裝距離，并且必須實現(xiàn)深熔焊接所需的激光器。功率密度高，因此焊接成本相對較高，并且存在一些限制。經(jīng)過研究人員的不斷探索，激光焊接已被結(jié)合到激光復合焊接中。原理如圖2所示。當激光器向焊縫金屬供熱時，電弧也將能量注入焊接區(qū)。由于激光和電弧會影響不同程度和形狀的復合焊接性能，因此焊接速度會增加，焊接周期縮短并且需要相同的穿透深度。激光功率也大大降低，從而降低了焊接成本。然而，激光混合焊接在發(fā)動機中的投資成本相對較高，這限制了發(fā)展。隨著市場的進一步擴大，發(fā)電機組價格將繼續(xù)下降，激光焊接技術(shù)將更加普及。

2試驗方法

該測試是在環(huán)形焊接之一，因為外圈的厚度為1mm，屬于薄壁搭接焊中，正離焦量應該用于焊接，以便更好的熔體寬度可以由測試樣品的滲透，所述外環(huán)和獲得堿，以確保當盤被安裝為一體，深激光焊接應該基于“孔效應”的測試和最重要的工藝參數(shù)會影響低焊接質(zhì)量，激光功率P，焊接速度v和散焦f的量使用。然而，工件表面上的焊接間隙氧化物和油會影響焊接作用。因此，在夾緊之前，使用丙酮小心除去試件表面上的油，并用鍘刀去除氧化物，以確保外圈和底板無油和氧化。改變焊接工藝參數(shù)，例如激光功率，焊接速度和離焦的量，并且通過金相顯微鏡觀察在焊縫形成的變化，選擇工藝參數(shù)和最終導致正交試驗以獲得最佳工藝參數(shù)。使用金相切割機在垂直于焊縫的方向上將樣品切割，拋光和拋光在焊縫中心以產(chǎn)生分析樣品，并且通過金相顯微鏡觀察并測量焊縫的橫截面。熔深度和寬度值；而焊接速度是從每小時生產(chǎn)量單位計算的？

3激光焊接相對于普通焊接的優(yōu)勢

（1）激光束易于聚焦，光線的方向可以通過反射鏡或光纖改變，并且可以圍繞工件轉(zhuǎn)動，使其具有良好的可接近性，并且可以焊接工件的其他部分焊接過程無法進行。這不是通過其他焊接方法實現(xiàn)的。（2）非接觸式激光焊接還避免了電極帽，電極棒，電纜等易損件的頻繁更換和維護，節(jié)省了成本，提高了效率。（3）激光焊接還具有特殊的清洗功能，可清洗焊縫金屬。在焊接過程中，焊接部件的金屬由于激光的作用而熔化并且部分蒸發(fā)。由于污染物以高效率吸收光能，因此金屬中的雜質(zhì)首先被蒸發(fā)和吸入，從而降低了焊縫中雜質(zhì)的含量，降低了焊接質(zhì)量。改進。（4）由于激光束斑點小，功率密度高，加熱面積小，高速和非接觸式焊接，殘余應力和焊接變形小，這對焊接質(zhì)量非常重要。

4汽車座椅激光焊接工作站的組成部分

4.1安全房

安全房與焊接工作站類似，可以促使焊接減少環(huán)境污染、焊接環(huán)境更加安全。

4.2激光器

當前激光器主要分為兩大類：一類是固體激光器，另一類是氣體激光器。綜合輸出光束的質(zhì)量和功率考慮，氣體激光器比固體激光器更具有優(yōu)勢。而國外在大功率固體激光器研制生產(chǎn)上取得了較大進展，最大功率達到5kW并迅速投進了市場。固體激光焊接不僅促進金屬表面吸收，同時還能使用光纖傳輸，把導光系統(tǒng)簡單化，因此固體激光器與氣體激光器相比更具優(yōu)勢。

4.3光導和聚焦系統(tǒng)

光導和聚焦系統(tǒng)主要是由圓偏振鏡、反射鏡或聚焦鏡等部分組成，它們與激光焊接質(zhì)量密切相關(guān)。激光功率較大時，受其影響光學部件會逐漸劣化，甚至導致激光束透過率降低；同時光學部件表面污染將增加傳輸中能源損耗，最終導致聚焦距離發(fā)生變化，直接影響焊接的質(zhì)量和效果。由此可見，要想保證優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量，必須要嚴格把控光導部件的質(zhì)量，以及做好焊接過程中維護和監(jiān)測工作。

4.4焊接機器人

焊接機器人就是實現(xiàn)光束與工件的相對運動，完成激光焊接。因為焊接機器人有6個自由度，因此可對多個角度進行柔性焊接。

4.5焊接夾具

焊接夾具可以促使座椅連接件的位置更加精確，還可以有效地防止和矯正部分焊接變形。以往焊接模式模塊較多，強度大，但由于焊槍具備可達性的特性，導致局部定位極為受限，進而導致焊后變形難以掌控。激光焊接夾具不用考慮預留較大的焊接空間，可均勻支撐壓緊工件，以應對傳統(tǒng)焊接無法定位焊接的地方，此時激光焊接存在顯著優(yōu)勢.

綜上所述，激光焊接工藝的產(chǎn)生完美地取代了傳統(tǒng)點焊？弧焊工藝，促使座椅各部件的焊接工藝得到了很大的提升，隨著激光焊接工藝的不斷發(fā)展及工業(yè)自動化程度的逐漸提高，在不久的未來，激光焊接技術(shù)會廣泛應用于各個領(lǐng)域？（1）熔深與熔寬隨焊接功率的減小而減小，呈正相關(guān)趨勢變化，但熔寬較熔深的變化較??；而隨速度增大而減小，呈負相關(guān)趨勢變化；熔深隨著離焦量的增大而減小，呈負相關(guān)變化；熔寬隨著離焦量的增大而增大，呈正相關(guān)變化？（2）對相關(guān)試驗及檢測數(shù)據(jù)進行分析并綜合考慮各焊接試樣性能數(shù)據(jù)，最后得到最優(yōu)的調(diào)角器生產(chǎn)中焊接工藝參數(shù)為激光功率4kW，離焦量2.5mm，速度3m/min？（3）激光功率對調(diào)角器生產(chǎn)中的綜合焊接指標影響最大，離焦量的影響次之，速度的影響較?。烤C合焊接指標與激光功率呈正相關(guān)趨勢，而離焦量呈負相關(guān)趨勢？

參考文獻：

[1]錢志剛.汽車座椅激光焊接工藝研究闡述[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（04）：57-58.

[2]張建亮，周建忠，羅敬文，黃舒，孟憲凱.汽車座椅調(diào)角器激光焊接工藝研究[J].應用激光，2015，35（02）：216-220.

[3]林中堅.汽車座椅激光焊接工藝研究介紹[J].汽車零部件，2014（01）：53-58.